为了防止斜沟煤矿18205工作面上隅角瓦斯积聚,提出气动风机来解决上隅角瓦斯聚集的新方法。运用Fluent软件数值模拟在风机的影响下,上隅角和工作面的瓦斯速度、瓦斯压力、瓦斯浓度的分布规律。模拟结果表明:瓦斯运移速度、瓦斯浓度沿工作面走向依次增大,瓦斯压力沿工作面倾向依次增大。根据模拟结果,将气动风机安装在18205工作面153号架上,启动风机后上隅角瓦斯浓度分别在检修班和生产班同比无风机治理时减小10%和20%,证明气动风机能够很好的防止上隅角瓦斯积聚,确保安全生产。

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题,发明了气动螺杆钻具定向钻进技术,开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中,气动定向钻进工艺和完孔技术,解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验,试验钻孔30个,最大孔深300 m,平均见煤率92.9%,并全孔段安设筛管;钻孔抽采瓦斯纯量32万m^3,试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d,实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。

松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔成孔过程中会存在钻孔塌陷、漏风等问题,严重影响瓦斯治理效果。钻孔支护密封一体化技术能够实现钻孔近孔口段支护与高质量封孔,为瓦斯高效抽采提供保障。余吾煤业有限责任公司S3102工作面应用钻孔支护密封一体化技术,同时将传统护孔管支护钻孔作为对照,对比分析了不同支护方式下钻孔100 d的瓦斯抽采数据。研究发现,采用钻孔支护密封一体化工艺的钻孔单孔瓦斯流量均值提升约32%,平均抽采浓度提升约46%。

在突出煤层中施工钻孔预抽煤体中的瓦斯是降低煤体瓦斯含量、瓦斯压力的有效措施,对煤矿安全生产至关重要,钻孔周围煤体的透气性系数是影响瓦斯抽放效果的重要因素。我国煤层地质条件复杂,煤体的透气性普遍较低,透气性系数为0.004-0.040m^(2)(MPad),导致钻孔抽采影响范围小、抽采效果差、瓦斯治理周期长,严重影响矿井的安全生产。近年来,国内众多研究人员围绕煤矿井下瓦斯抽采钻孔增透问题开展了大量研究,不仅丰富了瓦斯抽采理论,在工程实践中也取得了有益效果。大量研究和实践表明,对煤矿井下瓦斯抽采钻孔造穴增透可大幅提高瓦斯抽采效果,有助于扩大钻孔抽采影响范围,缩短瓦斯治理周期,具有显著的安全效益和经济效益。